《远动监控技术》课程设计.ppt

远动监控技术课程设计 西南交通大学电气工程学院 guolei_ 开关量采集是生产过程集中监控系统最基本的主 要功能之一，它的主要任务是采用数字电路将现 场开关的实际运行状态实时地转换为数字信号编 码，以便计算机处理。 本课题中，设计牵引供电系统的开关量采集电路 。 一、设计原始资料 1.系统结构图 mtu循环传送对各rtu的查询命令，被查询的rtu根据本站 运行情况向mtu发送相应的消息，无开关变位时，只送出 反映情况正常的应答字；在有开关变位时，不仅送出反 映情况不正常的应答字，还同时将所有反映开关状态的 数据字送出。从而缩短mtu的查询周期，提高系统的实时 性。 遥控命令发送采用随机插入方式，当要发送调度命令时 ，中断正常的查询循环而插入控制命令。（两步） 2.信息传输方式和编码格式 3.牵引变电所主电路 4.控制对象 断路器（12）：101、102、201a、201b、202a、202b、211 、212、213、214、215、216 隔离开关（17）：1011、1021、2201、2202、2203、2204、 2311、2312、2313、2314、2111、2121、2131、2141、2151 、2161、2031 自动重合闸投入、撤除控制（6）：1c、2c、3c、4c、5c、 6c 信号继电器复位控制（7）：1f、2f、3f、4f、5f、6f、7f 备注：断路器、隔离开关、自动重合闸投入撤除控制均为双 位置控制对象，共计35个；信号继电器复位控制为单一位置 的控制对象，共计7个。 5.输入的开关量 位置信号：与断路器、隔离开关、自动重合闸投入撤除控 制的名称，数量完全一致。这些对象的位置状态通过计算 机控制。为保证控制过程的可靠性，避免误动，通常采用 两步操作。因此执行端对每一个可控的位置信号需两个输 入端口处理。一个端口的输入表征该开关的分合位置；另 一个端口的输入表征该开关是否被选中。 非位置信号：代表变电所运行状态的量。 序 号 信号内容序 号 信号内容序号信号内容 1事故跳闸18211距离35控制回路断线 2当地控制19213距离36直流电压过 低 3遥控201号过热372号过热 4211过流21214过流3827kv母线失压 5a相一组自动222号差动39直流母线接地 61号差动23214距离40101液压过 低 7电容器内部故 障 241号27kv过流41交流自用电失 压 81号重瓦斯25215过流42102液压降低 9a相二组自动262号重瓦斯43201过流 10211过流27215距离44201失压 111号110过流282号110过流45202过流 12b相一组自动29216过流46202失压 13212距离30216距离47202自动投入 141号轻瓦斯312号27kv过流48211重合闸动 作 15b相二组自动322号重瓦斯49212重合闸动 作 16213过流33重合闸动 作50直流接地 171号过负 荷342号过负 荷51合闸母线失压 6.输入的模拟量 召唤遥测：（由调度端命令启动）共10个。 进线母压：u1、u2。经变送器后输入05v，变比： 120kv/5 母线母压：ua、ub。经变送器后输入05v，变比：30kv/5 馈线电流：ik1、ik2、ik3、ik4、ik5、ik6，经变送器后 输入为05v，变比：600a/5。 定时遥测：(由定时时间到启动)共8个。 主变有功功率：p1、p2. 主变无功功率：q1、q2. 主变有功电度：kw1、kw2. 主变无功电度：kva1、kva2. 随机遥测：（由供电系统运行情况启动）共6个。 馈线短路阻抗：z1、z2、z3、z4、z5、z6 7.rtu结构框图 执行端主要包括通信模块、开关量输入模块、控制量输出 模块以及模拟量采集模块。为保证个模块的相对独立，便 于检测、调试，各模块均采用独立的处理器，相互之间的 联系采用rs232实现。 二、技术指标和设计要求 1、选择单片机，设计图示变电所的开关量采集系统。 要求事件分辨率不大于10ms。 2、手写，电路图打印。 3、交出设计说明书。 硬件说明书： 开关量采集模块的硬件电路原理图及开关量编码； 开关量采集系统的硬件电路原理图。 软件说明书： 包括数据结构、数据词典、程序结构、程序框图等。 单双号同学分别采用定时扫查和变位触发模式 u钱清泉，电气化铁道微机监控技术，中国铁道出版 社，2001年 u盛寿麟，电力系统远程监控原理（第2版），中国电 力出版社，1998年第2版 u柳永智，刘晓川，电力系统远动，中国电力出版社 ，2003 u白马衍，雷晓平，单片计算机及其应用，电子科技 大学出版社，1998 u标准集成电路数据手册ttl电路，电子工业出版社 4.参考文献 三、设计步骤和方法 1.设计思想 开关量采集模块由单片机，多路开关，光电隔离和通信 四部分组成。 实现开关量采集有很多方案。以采集32个开关量为例。 在cpu数据存储器中指 定一些单元存放信号的原 状态，则可根据现状态与 原状态是否相同，确定信 号的状态是否发生变化以 及发生变化的时刻。 确定了一块板的输入量 ，根据系统容量就可以确 定所需板数。然后确定每 一块板的输入量、输入口 地址、存储地址等。 通信采用串行主从式多 机通信方式和rs-232串行 通信总线标准。 2.器件选择 单片机的选择： 主频，内存大小，功耗等； 通信功能，中断，定时计数等 其它器件选择： 多路开关； 光电耦合器； 晶体振荡器； 3.开关量编码 根据双位置控制对象、单一位置控制对象和非位置信号的不同 要求进行编码 。 列写不同开关量板的信号内容、输入口地址及位地址和存储地址 的关系。 序 号 信号 内容 输入口地 址及位地 址 存储地址 及位地址 1事故 跳 闸 00h d050h d0 2当地 控制 00h d150h d1 4.软件设计 将32个输入信号的对应继电器节点经光耦隔离后接入8选1 多路开关的输入端，并根据连接情况确定每个开关信号的输入 口地址，并为其分配一个存储地址。 输入端口内容反映对应信号的当前状态，存储器内容反映 对应信号的原状态。 通信子程序 通信模块与0号、1号、2号和3号开关量采集板间的通信采用 单片机串行接口工作方式2或3实现。通信模块单片机作